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高密度原子酸素を得ることのできる高性能アーク風洞の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14350507
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東京大学

研究代表者

小紫 公也  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (90242825)

研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
16,600千円 (直接経費: 16,600千円)
2005年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2004年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
2003年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
2002年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
キーワード高エンタルピー流 / アーク風洞 / 原子状酸素 / レーザー吸収分光法
研究概要

高密度の酸素原子を得るために,酸化ジルコニウム(ジルコニア)被覆ジルコニウムカソードを用いたアーク風洞を試作した。また、測定精度、感度を向上させるために、外部共振器型半導体レーザーを利用してマルチパスセルを構成する測定システムの開発を行った。
1.ジルコニア被覆ジルコニウムカソードを用いたアーク風洞の開発
酸素を注入するポートを、カソード中心に設け、酸素原子密度(準安定準位)は、従来のアーク風洞で得られる数密度よりも約5倍に増加した。しかし、カソード、アノードとも損傷が激しく、数分で不安定な作動に陥った。アノードに関しては、電極形状の設計変更を行うとともに、アルゴンポートの向きを変更し、強いスワールをかけることによって、ほとんど損傷が見られなくなった。しかし、カソードの損耗は依然として解決されていなかった。そこで本年度は、ジルコニア被覆ジルコニウムカソードを用いたアーク風洞を開発した。これにより、3時間以上の安定作動が得られ、また酸素乖離度も、ほぼ100%を達成した。
2.レーザー吸収分光法のマルチパスセルによる酸素原子密度測定感度の向上
比較的低温度の酸素乖離流の準安定準位に光学的にアクセスするために、マルチパスセルによって吸収感度を向上させることを試みた。昨年度はイントラキャビティ法を試みるため、半導体レーザーの外部共振器を自作し、共振長が30センチメートルある共振器で共振、波長挿引することに成功したが、プラズマがキャビティ内部に存在するためにモードホップが起き易く、きれいな吸収線のプロファイルを得ることが難しかった。そこで、プラズマをレーザー発振キャビティの外に出し、2枚の高反射ミラーで形成したキャビティ中に置いて測定したところ、大気圧アークの測定において400倍の感度向上が見られ、きれいな酸素原子の吸収プロファイルが得られた。

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 文献書誌 (1件)

  • [雑誌論文] 高反射ミラーによるレーザー吸収分光法の感度向上2006

    • 著者名/発表者名
      高柳大樹, 他3名
    • 雑誌名

      プラズマ応用科学 13

      ページ: 75-80

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of plume characteristics of arc-heaters with various oxygen injection systems2006

    • 著者名/発表者名
      松井信, 他4名
    • 雑誌名

      Vacuum 81(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sensitivity Enhancement of Laser Absorption Spectroscopy Using Highly Reflective Mirrors(in Japanese)2006

    • 著者名/発表者名
      Hiroki TAKAYANAGI, et al.
    • 雑誌名

      Applied Plasma Sciences 13

      ページ: 75-80

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of plume characteristics of arc-heaters with various oxygen injection systems,2006

    • 著者名/発表者名
      Makoto MATSUI, et al.
    • 雑誌名

      Vacuum Vol.81(in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高反射ミラーによるレーザー吸収分光法の感度向上2006

    • 著者名/発表者名
      高柳大樹, 小紫公也, 他2名
    • 雑誌名

      プラズマ応用科学 13

      ページ: 75-80

    • NAID

      120002063838

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] レーザー吸収分光法を用いた誘導過熱風洞気流診断2005

    • 著者名/発表者名
      松井信, 他3名
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会誌 53・619

      ページ: 379-384

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Enthalpy Measurement in Inductively Heated Plasma Generator Flow by Laser Absorption Spectroscopy2005

    • 著者名/発表者名
      松井信, 他3名
    • 雑誌名

      AIAA Journal 43・9

      ページ: 2060-2064

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Diagnosis of a Inductively Coupled Plasma Generator Using the Laser Absorption Spectroscopy(in Japanese)2005

    • 著者名/発表者名
      Makoto MATSUI, et al.
    • 雑誌名

      Japan Society of Aeronautical and Space Sciences 53(619)

      ページ: 379-384

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Enthalpy Measurement in Inductively Heated Plasma Generator Flow by Laser Absorption Spectroscopy2005

    • 著者名/発表者名
      Makoto MATSUI, et al.
    • 雑誌名

      AIAA Journal 43(9)

      ページ: 2060-2064

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] レーザー吸収分光法を用いた誘導過熱風洞気流診断2005

    • 著者名/発表者名
      松井信, 小紫公也, 他2名
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会誌 53・619

      ページ: 379-384

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Enthalpy Measurement in Inductively Heated Plasma Generator Flow by Laser Absorption Spectroscopy2005

    • 著者名/発表者名
      松井信, 小紫公也, 他2名
    • 雑誌名

      AIAA Journal 43・9

      ページ: 2060-2064

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Performance of arcjet-type atomic-oxygen generator by laser absorption spectroscopy and CFD2004

    • 著者名/発表者名
      Makoto Matsui, Kimiya Komurasaki et al.
    • 雑誌名

      Vacuum 73

      ページ: 341-346

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] 松井信, 是洞博紀, 小紫公也, 水野雅仁, 葛山浩, 荒川義博: "アーク風洞プルーム中の原子状酸素密度分布"日本航空宇宙学会誌. 50・587. 67-74 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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